▲声波可以影响金刚石杆中的“量子开关”。量子开关可以经由振动连接。
《物理评论快报》近日发文称，一支由奥地利维也纳技术大学（简称维大）、美国哈佛大学等机构的科学家组成的团队在量子技术领域有了新的发现。研究人员利用微小的机械振动使原子之间通过“声子（振动或声波的最小量子力学单位）”相互耦合，最终实现量子信息的传递。声子策略的最大优点在于其扩展性良好，为可扩展量子技术的研究奠定了基础。
量子物理学的高速发展使新型传感器、数据加密传输和量子计算等逐渐成为可能。然而，它们面临的最大阻碍在于：如何找到正确的耦合方式和对足够数量的量子系统（如单个原子）实现精确控制。维大教授Peter Rabl说：“我们正在对内置硅原子的微型金刚石进行测试，这种量子系统颇具前景。通常情况下，金刚石是完全由碳元素构成的，在金刚石中添加硅原子，可使晶格（可储存量子信息）中产生结构缺陷。这些缺陷如同‘微型开关’，可使量子系统在微波作用下在高、低能状态之间切换。”
在哈佛大学团队的协助下，Peter Rabl的研究团队找到了在含硅金刚石量子系统中实现量子存储耦合的新方法——金刚石中的硅原子之间通过细微的机械振动，形成了相互的量子力学联系。Peter Rabl解释说：“正如光是由光子构成，机械振动或声波也可以用量子力学的方式进行描述，其最小单位是声子。”研究人员通过模拟计算证实，由于声子的存在，金刚石棒上任意数量的量子存储都可以相互联系起来。单个硅原子在微波作用下产生“开关效应”。而在开关过程中，它们发射或吸收声子，从而产生不同硅缺陷量子纠缠，进而实现了量子信息的传递。
“一般来讲，人们认为声子会在某处被吸收，或者与环境接触，从而失去量子力学性质。因此，声子被认为是量子信息技术的敌人。但是，我们的研究证实，采用微波对声子进行适当控制，声子是能够用于量子技术的。”Peter Rabl说。
编译：雷鑫宇 审稿：西莫
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